Стаття про розуміння характеристик і сфер застосування карбідокремнієвої кераміки
1、 Кераміка з карбіду кремнію та її експлуатаційні характеристики
У 21 столітті, з розвитком науки і техніки, інформації, енергії, матеріали та біоінженерія стали чотирма стовпами розвитку суспільної продуктивності. Карбід кремнію характеризується стабільними хімічними властивостями, висока теплопровідність, низький коефіцієнт теплового розширення, низька щільність, хороша зносостійкість, висока твердість, висока механічна міцність і стійкість до хімічної корозії, він швидко розвивається в галузі матеріалів і широко використовується в таких сферах, як керамічні кулькові підшипники, клапани, напівпровідникові матеріали, гіроскопи, вимірювальні прилади, авіаційно-космічний, і т.д..
Кераміка з карбіду кремнію почала розвиватися в 1960-х роках, до цього карбід кремнію в основному використовувався для механічного подрібнення матеріалів і вогнетривких матеріалів. Країни світу надають великого значення індустріалізації передової кераміки, і тепер їх більше не задовольняє виготовлення традиційної кераміки з карбіду кремнію. Швидшими темпами розвиваються підприємства з виробництва високотехнологічної кераміки, особливо в розвинених країнах. В останні роки, одна за одною виникла багатофазна кераміка на основі кераміки карбіду кремнію, підвищення в'язкості та міцності окремих матеріалів. Чотири основні сфери застосування карбіду кремнію – функціональна кераміка, передові вогнетривкі матеріали, абразиви, та металургійної сировини.
2、 Приклади застосування карбідокремнієвої кераміки
1. Абразивні інструменти з карбіду кремнію
Карбід кремнію має високу твердість і з нього можна виготовляти різні шліфувальні круги, наждачний папір, і абразиви, в основному використовується в промисловості механічної обробки. Твердість за Моосом карбіду кремнію становить 9.2-9.6, поступається лише алмазу і карбіду бору, і є широко використовуваним абразивом. До хімічного складу кремнієвих абразивів входить карбід кремнію, вільний вуглець, і Fe2O3. Питомий хімічний склад абразивів наведено в табл 2. Чим вище вміст карбіду кремнію, тим краще його твердість і продуктивність шліфування. Промисловий карбід кремнію в Китаї в основному використовується як абразив. Абразиви широко застосовуються в промисловості, особливо при обробці високоточних або твердих деталей, і абразивні інструменти необхідні.
Шліфувальні круги також є необхідними інструментами для шліфування ріжучих інструментів і різання твердих матеріалів. Шліфувальний круг із карбіду кремнію — круглий суцільний шліфувальний інструмент із центральним наскрізним отвором, виготовленим із абразивної та сполучної смоли., і він найчастіше використовується у формах. Основними компонентами карбіду кремнію є чорний карбід кремнію та зелений карбід кремнію. Чорний карбід кремнію має нижчу твердість порівняно із зеленим карбідом кремнію, і використовується для шліфування матеріалів з меншою твердістю, такі як чавун і неметалічні матеріали; Карбід кремнію алюмінію підходить для шліфування твердого сплаву, оптичне скло, вуглецевий сплав тощо. Існує також тип кубічного карбіду кремнію, спеціально розроблений для надточного шліфування мікропідшипників. Серед інших абразивів з таким же розміром частинок, кубічний карбід кремнію має найвищу ефективність обробки.
В автомобілебудуванні, відповідність між поршневим кільцем і циліндром, між клапаном і сідлом клапана, а точність трансмісії та зубчастого колеса вимагають обробки абразивом і формою.
2. Карбід кремнію композитний матеріал
Композитні матеріали на основі карбіду кремнію (SiC-CMC) широко використовувалися у високотемпературних термічних структурах в аерокосмічній галузі завдяки своїй високій ударній в'язкості, велика сила, і чудова стійкість до окислення. Процес приготування SiC-CMC включає попереднє формування волокна, високотемпературна обробка, мезофазне покриття, ущільнення матриці, і після лікування. Високоміцне вуглецеве волокно має високу міцність і хорошу міцність, а виготовлений з нього збірний кузов має хороші механічні властивості.
Мезофазне покриття (тобто. технологія інтерфейсу) є ключовою технологією в процесі підготовки. Методи приготування мезофазного покриття включають хімічну інфільтрацію з парової фази (ХВН), хімічне осадження з парової фази (ССЗ), сонцезахисний гель (Sol gcl), і полімерна просочення піроліз (PLP). Метод CVI та метод PIP є найбільш придатними для приготування матричних композитів карбіду кремнію.
Матеріали, що використовуються для інтерфейсних покриттів, включають піролітичний вуглець, нітрид бору, і карбід бору, серед яких карбіду бору приділяється все більша увага як антиоксидантне покриття інтерфейсу. SiC-CMC, який зазвичай використовується протягом тривалого часу в умовах окислення, також необхідно пройти обробку проти окислення шляхом нанесення шару приблизно 100 щільний карбід кремнію μ M підвищує його стійкість до високотемпературного окислення.
3. Керамічна кулька з карбіду кремнію
Керамічні кульки з карбіду кремнію мають відмінні механічні властивості, відмінна стійкість до окислення, висока зносостійкість, і низький коефіцієнт тертя. Керамічні кульки з карбіду кремнію мають високу міцність при високих температурах, а міцність звичайних керамічних матеріалів значно зменшиться при 1200~1400 градусах Цельсія. Однак, міцність на вигин карбіду кремнію залишається на високому рівні 500~600 МПа при 1400 градуси за Цельсієм, тому його робоча температура може досягати 1600 ~ 1700 градусів Цельсія.
Сфера застосування карбідокремнієвих керамічних кульок: Вони широко використовуються в таких галузях, як нафтова, хімічна інженерія, мікроелектроніка, автомобілів, авіаційно-космічний, авіації, виготовлення паперу, лазери, видобуток корисних копалин, і атомної енергії. Карбід кремнію широко використовується у високотемпературних підшипниках, пластини, насадки, компоненти, стійкі до високотемпературної корозії, а також компоненти електронного обладнання в високотемпературному та високочастотному діапазоні.
4. Інші програми
Карбідокремнієва кераміка є ідеальним матеріалом для виготовлення ущільнювальних кілець. У поєднанні з графітовим матеріалом, його коефіцієнт тертя менший, ніж у глиноземної кераміки та твердого сплаву, і він має гарну самозмащувальну продуктивність. тому, його можна використовувати для високих значень PV, підвищення терміну служби та надійності роботи ущільнювальних елементів, особливо при транспортуванні сильних кислот і лугів.
Кераміка з карбіду кремнію широко використовується в куленепробивній броні, наприклад, при захисті транспортних засобів і кораблів, а також в охороні цивільних сейфів і носіїв готівки. Балістичні характеристики кераміки з карбіду кремнію кращі, ніж у кераміки з оксиду алюмінію, про що йдеться 70% -80% кераміки з карбіду бору. Однак, завдяки своїй низькій ціні, він особливо підходить для випадків, коли велика кількість і захисна броня не може бути занадто товстою або важкою.
Для насадок використовуються різні керамічні матеріали, зазвичай використовується глинозем, карбід кремнію, і кераміка з карбіду бору. Ціна глиноземних керамічних насадок невисока, але через їх низьку твердість і погану зносостійкість, вони в основному використовуються в ситуаціях, коли навантаження на піскоструминну роботу невисоке. Термін служби карбідокремнієвої кераміки становить 3-5 разів більше, ніж у глиноземної кераміки, що еквівалентно твердим сплавам. Його часто використовують як замінник твердих сплавів, особливо в умовах роботи ручних фарбопультів.
З розвитком індустріалізації, особливо впровадження міжнародного стандарту ISO14000, підвищені вимоги були висунуті до транспортування рідин, які не сприяють захисту навколишнього середовища. Магнітні насоси використовують статичні ущільнення замість динамічних ущільнень, таких як механічні ущільнення та сальникові ущільнення, що призводить до меншого витоку, більш висока надійність, і більший термін служби.
Вимога до часу безобслуговування для магнітних насосів становить вісім років, це означає, що вони повинні безперервно працювати протягом восьми років без розбирання. тому, До вибору матеріалів для компонентів магнітних насосів висуваються надзвичайно жорсткі вимоги. Вал насоса, упорна пластина, втулка вала, і т.д.. в насосі повинні бути стійкі до зносу і корозії. Наразі, лише кераміка з карбіду кремнію є найбільш підходящим матеріалом, який може відповідати вищезазначеним умовам.
